黑马程序员《JVM完整教程》笔记 - p001- p015

引言
- 什么是JVM？
- 学习JVM有什么用？
内存结构
- 程序计数器
- 虚拟机栈
- - 栈内存溢出
  - 线程运行诊断

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引言

什么是JVM？

Java Visual Machine程序的运行环境，（Java二进制字节码的运行环境）
JVM优点：

一次编写，到处运行（平台无关性）
自动内存管理，垃圾回收功能
数组下标越界检查（危害到其他代码）
多态

比较

开发Java EE程序（JDK + 应用服务器 + IDE 工具）
开发Java SE程序（JDK + IDE工具（集成开发环境））
JDK（JVM + 基础类库 + 编译工具）
JRE（JVM + 基础类库）
JVM
< - > 操作系统（Windows，MacOS，Linux，Saloris）

学习JVM有什么用？

面试
理解底层的实现原理
中高级程序员必备

常见的JVM

学习路线

方法区（Method Area）：存放类
堆（Heap）：存放类的实例、对象
虚拟机栈（JVM Stacks）：调用方法用到
程序计数器（PC Register）：调用方法用到
本地方法栈（Native Method Stacks）：调用方法用到
本地方法接口：调用操作系统提供的方法
解释器（Interpreter）：每行代码
即时编译器（JIT Compiler）：热点代码
垃圾回收（GC）：对堆中不在引用的对象进行回收

内存结构

程序计数器

定义
Program Counter Register程序计数器（寄存器）
特点

是线程私有的
不会存在内存溢出

作用：记住下一条jvm指令的执行地址

分别对应：地址信息 JVM指令 java源代码
二进制字节码 - > 解释器 - > 机器码 - > CPU

虚拟机栈

栈：先进后出（特点）
虚拟机栈：线程运行时需要的内存空间
栈帧：每个方法运行所需要的内存
栈帧包括：参数，局部变量，返回地址
-每个栈有多个栈帧组成
-每个线程只能有一个活动栈帧，对应着当前执行的方法

问题辨析：

垃圾回收是否涉及栈内存？

栈内存，主要指方法调用的栈帧，每次方法调用后自动回收。
堆内存，垃圾回收主要回收堆内存中的对象。

/***演示栈帧*/
public class Demo1_1{public static void main(String[] args) throws InterruptedException {method1();}private static void method1(){method2(1, 2);}private static int method2(int a, int b){int c = a + b;return c;}
}

最上面为活动栈帧

栈内存分配越大越好吗？

VM option中 -Xss1m 指定栈帧大小为1m
一般情况默认栈帧：

Linux/x64 | MacOS | Oracle Solaris 1024kb
window 根据虚拟内存
栈帧的内存划分大，则线程数变少
栈划分大，可以进行多次的方法递归调用

方法内的局部变量是否线程安全？

局部变量是线程私有的，不会受到其他线程干扰
加static -> 线程共享，需要考虑线程安全的问题

如果方法内局部变量没有逃离方法的作用范围，它是线程安全的。
如果局部变量引用了对象，并逃离方法的作用方法，需要考虑线程安全。

/***局部变量的线程安全问题*/
public class Demo1_2{// 多个线程同时执行此方法，不会造成x值混乱static void m1() {int x = 0;for (int i = 0; i < 5000; i++) {x++;}System.out.println(x);
}

public class Demo1_3 {public static void main(String[] args) {}public static void m1() { // 不需要考虑线程安全StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(1);sb.append(2);sb.append(3);System.out.println(sb.toString());}public static void m2(StringBuilder sb) { // 作为参数传入，需要考虑线程安全sb.append(1);sb.append(2);sb.append(3);System.out.println(sb.toString());}public static StringBuilder m3() { // 作为返回值传出，需要考虑线程安全StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append(1);sb.append(2);sb.append(3);return sb;}
}

栈内存溢出

栈帧过多导致栈内存溢出（情况较多）
栈帧过大导致栈内存溢出

/*** 演示栈内存溢出 java.lang.StackOverflowError* -Xss256k*/
public class Demo1_4 {private static int count;public static void main(String[] args){try {method1();} catch (Throwable e) {e.printStackTree();System.out.println(count);}}private static void method1() {count++;method1();}
}

VM options：-Xss 256k 修改栈帧大小

public class Demo1_5 {public static void main(String[] args) throws JsonProgressingException {Dept d = new Dept();d.setName("Market");Emp e1 = new Emp();e1.setName("Zhang");e1.setDept(d);Emp e2 = new Emp();e2.setName("Li");e2.setDept(d);d.setEmps(Arrays.asList(e1, e2));// {name: 'Market', emp:[{name: 'Zhang', }]}ObjectMapper mapper  = new ObjectMapper();System.out.println(mapper.writeValueAsString(d));}
}
class Emp {private String name;@JsonIgnore // 打破循环private Dept dept;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public Dept getDept() {return dept;}public void setDept(Dept dept) {this.dept = dept;}
}
class Dept {private String name;private List<Emp> emps;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
......
}

线程运行诊断

案例1：cpu占用过多
定位

用top定位哪个进程对cpu的占用过高
ps H -eo pid, tid, %cpu | grep 进程id （用ps命令进一步定位是哪个线程引起的cpu占用过高）
jstack 进程id
- 可以根据线程id找到有问题的线程，进一步定位到问题代码的源码行号

[root@localhost ~]# nothup java cn.itcast.jvm.t1.Demo1_16 &

使用top实时监测

[root@localhost ~]# top

判断有问题的线程

[root@localhost ~]# ps H -eo pid,tid,%cpu|grep 32655

ps：查看线程对cpu的占用情况
H：打印进程的进程数，展示所有线程信息
pid：进程id
tid：线程id
%cpu：cpu占用
|grep：筛选，定位到具体进程

[root@localhost ~]# jstack 32655

将32665换算成十六进制进行比较找到具体问题线程（nid后4位）

案例2：程序运行很长时间没有结果

[root@localhost ~]# nothup java cn.itcast.jvm.t1.Demo1_3 &

发现死锁后，查看到Demo1_3 .java: 29 与 Demo1_3 .java: 21

public class Demo1_3 {static A a = new A();static B b = new B();public static void main(String[] args) {new Thread(()->{synchronized (a){try{Thread.sleep(2000);} catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}synchronized (b){System.out.println("我获得了 a 和 b");}}}).start();Thread.sleep(1000);new Thread(()->{synchronized (b){synchronized (a){System.out.println("我获得了 a 和 b");}}}).start();}
}

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黑马程序员《JVM完整教程》笔记 - p001- p015

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引言

什么是JVM？

学习JVM有什么用？

内存结构

程序计数器

虚拟机栈

栈内存溢出

线程运行诊断

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